Thuyết minh Đồ án: Khai thác hệ thống làm mát động cơ Daewoo DE12TIS

Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ ô tô phân tích hệ thống làm mát động cơ Daewoo DE12TIS, bao gồm cấu tạo, nguyên lý và tính toán kiểm nghiệm nhiệt.

• Chuyên ngành: Động lực
• Đề tài: Khai Thác Kỹ Thuật Hệ Thống Làm Mát Động Cơ DAEWOO DE12TIS
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống làm mát động cơ Daewoo DE12TIS

Hệ thống làm mát động cơ Daewoo DE12TIS đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu của động cơ. Trong quá trình làm việc, khoảng 25-35% nhiệt lượng từ quá trình cháy nhiên liệu được truyền đến các chi tiết như piston, xecmăng, xupap và thành xilanh. Nhiệt độ cao gây ra những hậu quả tiêu cực như giảm sức bền, tuổi thọ của các chi tiết máy, giảm độ nhớt của dầu bôi trơn, làm tăng tổn thất ma sát và có thể gây bó kẹt piston. Do đó, việc thiết kế và vận hành hệ thống làm mát hiệu quả là điều không thể thiếu để đảm bảo hiệu suất và độ bền của động cơ.

1.1. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát

Nhiệm vụ chính của hệ thống làm mát động cơ là làm mát động cơ và máy nén, làm mát dầu bôi trơn. Hệ thống phải loại bỏ lượng nhiệt dư thừa để giữ nhiệt độ các chi tiết máy ở mức an toàn, thường trong khoảng 80-90°C. Điều này giúp duy trì hiệu suất tối ưu, bảo vệ các chi tiết máy khỏi bị hư hỏng do nhiệt độ cao.

1.2. Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống

Hệ thống làm mát phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ tin cậy, hiệu quả truyền nhiệt và khả năng thích ứng với các điều kiện môi trường khác nhau. Nó cần duy trì ổn định nhiệt độ, chịu được áp suất cao, không rò rỉ nước, và hoạt động bền bỉ trong thời gian dài.

II. Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống

Hệ thống làm mát động cơ Daewoo DE12TIS sử dụng phương pháp làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, một giải pháp hiệu quả và phổ biến trên các động cơ diesel hiện đại. Hệ thống này bao gồm nhiều thành phần quan trọng hoạt động phối hợp để vận chuyển nước làm mát qua các kênh trong động cơ, hấp thụ nhiệt và tỏa nhiệt ra môi trường ngoài. Thiết kế tối ưu của các thành phần giúp đảm bảo quá trình làm mát diễn ra liên tục và hiệu quả, duy trì hiệu suất động cơ ở mức cao nhất.

2.1. Két làm mát nước

Két làm mát là bộ phận trao đổi nhiệt trung tâm, được thiết kế với cấu trúc có cánh để tăng diện tích tiếp xúc. Nước chảy qua các ống trong két, hấp thụ nhiệt từ động cơ, sau đó tỏa nhiệt cho không khí bên ngoài. Cấu trúc này cho phép truyền nhiệt hiệu quả và nhanh chóng, giữ many many nhiệt độ nước ở mức tối ưu.

2.2. Bơm nước và quạt gió

Bơm nước được dẫn động bằng đai từ động cơ, có nhiệm vụ tuần hoàn nước làm mát qua toàn bộ hệ thống. Quạt gió cưỡng bức được dẫn động bằng đai giúp thổi không khí qua két làm mát để tăng hiệu quả tỏa nhiệt. Cả hai thành phần này hoạt động đồng bộ để đảm bảo dòng chảy nước và không khí liên tục.

III. Phân loại hệ thống làm mát động cơ

Các hệ thống làm mát động cơ được phân loại theo hai phương pháp chính: làm mát bằng nước và làm mát bằng không khí. Mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, được áp dụng trên động cơ Daewoo DE12TIS, là lựa chọn tối ưu cho các động cơ công suất cao vì khả năng trao đổi nhiệt vượt trội. Hiểu rõ các loại hệ thống giúp lựa chọn giải pháp phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể.

3.1. Hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước gồm hai kiểu chính: đối lưu tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức. Kiểu cưỡng bức sử dụng bơm nước để tăng tốc độ tuần hoàn, giúp truyền nhiệt nhanh hơn. Phương pháp này có hiệu quả cao, thích hợp cho động cơ công suất lớn, nhưng yêu cầu bảo dưỡng định kỳ.

3.2. Hệ thống làm mát bằng không khí

Hệ thống làm mát bằng không khí hoạt động dựa trên nguyên lý đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức. Loại này đơn giản hơn, không cần nước, nhưng hiệu suất trao đổi nhiệt thấp hơn. Nó phù hợp với các động cơ nhỏ hoặc các ứng dụng đặc biệt có điều kiện không khí tốt.

IV. Các phương pháp kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống

Bảo dưỡng định kỳ hệ thống làm mát động cơ Daewoo DE12TIS là yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả và kéo dài tuổi thọ. Các phương pháp kiểm tra bao gồm kiểm tra mức nước làm mát, phát hiện rò rỉ, kiểm tra chức năng van hằng nhiệt, và thông rửa hệ thống định kỳ. Thực hiện đúng các quy trình bảo dưỡng giúp ngăn chặn các sự cố như tắc kênh nước, hỏng van hằng nhiệt, và kéo dài tuổi thọ của động cơ.

4.1. Kiểm tra và bổ sung nước làm mát

Cần kiểm tra mức nước làm mát định kỳ khi động cơ lạnh. Bổ sung nước lọc hoặc dung môi làm mát chuyên dụng khi mức thấp hơn mức quy định. Kiểm tra định kỳ giúp phát hiện sớm rò rỉ và đảm bảo hiệu suất làm mát tối ưu.

4.2. Kiểm tra rò rỉ và thông rửa hệ thống

Kiểm tra các kết nối, ống dẫn và két để phát hiện hiện tượng rò rỉ nước. Thông rửa hệ thống làm mát định kỳ để loại bỏ cáu bẩn và các tạp chất gây tắc. Cấp và xả nước đúng quy trình để loại bỏ không khí trong hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀ MÁT Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao,chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việc tốt của các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động, hệ thống làm mát…. Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất lớn vào sự làm việc của các hệ thống này. Hệ thống làm mát là một trong những hệ thống quan trọng đó của động cơ. Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25  35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra.

Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittông có thể lên tới 600 oC,còn nhiệt độ của nấm xupap có thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: - Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy - Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát. - Có thể gây bó kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giản nở nhiệt. - Giảm hệ số nạp.

- Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ. Để khắc phục các hậu quả xấu trên.Vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống làm mát động cơ 1. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25  35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra.

Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt, nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: làm giảm sức bền, tuổi thọ của các chi tiết máy, giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát. Vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội. Động cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp SINH VIÊN: ……………. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất động cơ Hệ thống làm mát của động cơ DAEWOO DE 12 TIS có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén và dầu bôi trơn.

Làm mát động cơ và máy nén Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảm động cơ có nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình làm việc. Ngoài ra, hệ thống cũng có nhiệm vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm mát còn làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí. Đường nước làm mát máy nén khí được trích từ đường nước chính làm mát động cơ.

Làm mát dầu bôi trơn. Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên không ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau: - Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ma sát các ổ trục ra ngoài. - Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò mổ, đuôi xupáp, piston. Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và đảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn.

Đường dầu bôi trơn được khoan song song với đường nước làm mát động cơ. Khi nước làm mát động cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn. Yêu cầu của hệ thống làm mát Đối với động cơ DAEWOO-DE12TIS cũng như các động cơ lắp trên xe ôtô khác thì hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé. - Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 83950C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷1150C.

- Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu cũng như điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… 1. Phân loại hệ thống làm mát 1. Hệ thống làm mát bằng nước Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức và làm mát ở nhiệt độ cao.

Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từng điều kiện làm việc của từng động cơ. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất. Hệ thống này không cần bơm, quạt. Bộ phận chứa nước có hai phần- khoang nước bao quanh thành xilanh (8), khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên.

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau: 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 1-1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi;3,4 Xupap 5- Nắp xilanh; 6- Thân máy; 7- Piston 8- Xi lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu; 10- Cácte chứa dầu. Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước sẽ sôi. Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư động đối lưu tự nhiên.

Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi này. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảm nhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. Vì vậy, kiểu làm mát này không thích hợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi do kết cấu đơn giản và đặt tính lưu động đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.

Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xilanh không đều. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm. Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước. 4 5 6 7 8 9 3 2 1 Hình 1-2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 1-Đường nước làm mát; 2-Không khí làm mát; 3- nước; 4-Nắp két; 5-Đường nước nóng vào két làm mát; 6-Quạt gió; 7-Năp động cơ; 8-Xylanh; 9-Thân động cơ.

Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy- nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếp tục tăng lên và khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (5). Quạt gió (6) được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két. Do đó, nước trong két được làm mát làm cho khối lượng riêng nước tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn.

Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do đó cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải. Khi mới khởi động do sự chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước bé. Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở SINH VIÊN: ……………. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN : …………………… chế độ làm việc.

Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo. Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ. Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc bé vào khoảng V = 0,120,19 m/s. Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xilanh được làm mát không đều.

Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu. Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra.

Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn. Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.